时间：2023-03-13 11:06:07
导语：在工程流体力学论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
[论文摘要]论文结合教学实践，提出了以传统教学模式为主、以现代化教学手段为辅的教学方法。结合实例讲清楚基本概念，够用为度重点突出理论公式的应用是常规教学应遵循的模式，并与多媒体辅助教学手段有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，达到提高教学效果、提升教学质量的目的。
一、前言
《流体力学》是研究流体所遵循的宏观运动规律以及流体和周围物体之间的相互作用规律的科学，它建立在现场观测、实验室模拟、经典理论分析、数值计算基础上，具有严谨的理论性、原理的抽象性、概念多、方程推导繁杂等特点，对学生具备高等数学知识及综合分析与处理问题能力的要求较高，因而大部分学生觉得该课程抽象、枯燥、难懂，普遍缺乏对流体力学理论的感性认识，都有某种程度的畏惧感，导致教师难教、学生难懂成为较普遍的现象。
我校机械设计制造及自动化、过程装备与控制工程、土木工程、安全工程、采矿工程、环境工程、矿物加工工程、建筑环境与设备工程、工程力学等专业的学生都须具备不同程度的流体力学知识和技能，它是各专业后续课程如：液压传动、水力学、流体机械、空气调节、传热学等课程的基础。
为此，作者通过教学实践，就多样化的教学方法、更新的教学内容、引入高科技的教学手段等方面进行探讨，以期提高《流体力学》的教学质量。
二、以传统课堂教学为主
《流体力学》的课程体系分为基本理论、基本应用和专门课题三大知识模块，它要求学生具备扎实的微积分知识、力学知识等。学生在接触流体力学课程伊始，对抽象的理论理解速度慢，对枯燥的公式及其推导过程容易厌烦，因而《流体力学》的教学应该以传统教学方法为主。因为在传统的课堂教学中，学生获取知识主要是听教师讲课，通过板书教师细致耐心地阐述概念、推导公式、突出重点、强调难点，以学生容易接受的讲课速度，留给学生更多的思考和消化的时间，再配合上教师的表情、手势、师生之间的互动，会达到很好的教学效果。
(一)结合实例，讲清楚基本概念
流体力学的概念多、现象多，且很多概念和现象比较抽象，难以理解，诸如：拉格朗日法、欧拉法、流线、迹线、边界层等。因而利用身边的实例对这些抽象的概念进行讲解，例如在讲授描述流体运动的两种方法——拉格朗日法和欧拉法时，学生们很难理解。为了将概念通俗化，上课时笔者以城市公共交通部门统计客运量所采用两种方法为例：①在每一辆公交车上安排记录员，记录每辆车在不同时刻（站点）上下车人数，此法类似于拉格朗日法的质点跟踪，它与迹线的定义对应；②在每一公交站点安排记录员，记录不同时刻经过该站点车辆的上下车人数，此法等同于欧拉法，与流线的定义对应。
在讲解伯努利方程原理的时候，例举1912年“豪克”号铁甲巡洋舰与同行疾驶“奥林匹克”号远洋轮相撞的船吸现象，让学生清楚掌握流体的压强与它的流速有关，流速越大，压强越小；反之亦然。
概念是公式推演的基石，没有准确的概念，后续的公式推演几乎难以为继，清晰的概念会使公式的讲解和推演变得更加简易。利用浅显易懂的生活实例来阐述抽象的概念及其之间的内部联系和区别，教师易教、学生易懂，将会达到事半功倍的效果。
（二）以用为度，重点突出理论公式的应用
伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的具体应用，是流体静力学和流体动力学的基础，始终贯穿着整篇教材。在讲解该理论公式的时候，先从容易理解的静力学平衡微分方程推导开始，强调公式所依据的原理是牛顿第二定律，假设条件是平衡、理想、静止的流体，重点引导学生如何理解公式各项的几何意义和物理含义，掌握公式的实际应用。这样学习到后面的动力学伯努利方程时，先易后难、循序渐进，学生就觉得不会那么深奥。在讲解相对平衡的流体压强分布规律时，就要求学生必须掌握推导过程，因为它在解决一般平衡流体内部的压强分布规律及其对固体壁面的作用力问题时非常重要。而对于连续性方程和动量方程的学习，只强调记住结论和理解公式中各个物理量的含义。这样做，有效地避免了大量公式繁琐的推导给学生带来的畏难情绪，也能够做到以用为度、重点突出。
不可否认，依靠粉笔与黑板的教学条件、以教师为主体的传统教学模式，教学形式单一，教学手段不先进，教学效率不高，适应不了课程教学学时少、受教育学生数增加的情况。
三、以现代化的教学手段为辅
当前以计算机多媒体技术为主的现代化教学手段已经普遍地应用于高校的教学中。制作教学用的视频、多媒体软件、电子课件等素材，作为课堂教学有力的辅助教学手段，可以在有限的时间内，利用图文并茂的信息传播方式，将课程内容及有关背景资料以影像、图片等形式，直观地传播给学习者，将流体力学中抽象的概念和理论具体化、形象化，激发学生学习兴趣，使得学生能够从感性认识开始，逐步上升到理性认识，进而能够达到运用知识解决问题的能力。
结合流体力学精品课程的建设，教学团队制作了流体力学多媒体电子教案，并在教学过程中不断完善，逐步取得了良好的教学效果。在设计与制作多媒体课件时，遵循课堂教学的基本规律，既发挥传统板书教学中容易带动学生思路、逐条在黑板上书写的特点，在课件制作中根据讲解的进度逐条展现公式条目等内容，同时又将难以理解、难以用语言描述的拉格朗日法和欧拉法、流线、边界层和紊流等抽象概念和流动现象，以多媒体的方式在课堂上直观地呈现出来，帮助学生建立清晰的印象。教学团队收集、制作了大量的多媒体素材，例如在讲解雷诺判据的时候，制作了雷诺实验的FLIASH素材，以动画的形式向学生展示了流体流动的两种不同状态，以及流态判据—雷诺数与流动速度、管径、流体种类有关系。运用多媒体辅助手段表达后，能够帮助学生很好地理解课程的重、难点，提高教学效率。利用多媒体技术，还可以制作需占用大量时间板书和不易通过板书表述的内容，提高了教学效率。
多媒体教学的内容一定要做到提纲挈领、重点突出，有所为有所不为。多媒体技术没有好坏之分，只有合理使用与不当使用之别。但是实践应用中，发现有的教师完全抛弃以往的黑板式教学模式，离开多媒体手段就上不了课；有的教师将教材内容全部照搬到了课件中，自己就成了的幻灯片放映员，“照机宣科”；有的教师制作的多媒体课件过分追求课件的美观性，界面过于华丽，淡化了教学重点；也有的教师忽略学生对课件内容理解消化的时间，致使学生的思维跟不上教师讲解的速度，降低了教学效果。上述现象将会造成一种新形式的“满堂灌”，只不过是由“人灌”变成“机灌”而已。
四、总结
流体力学作为一门专业基础课程，其重要性不言而喻。传统教学模式能够将前后知识贯通，突出重点，化烦就简、引入实例形象阐述概念原理，促进知识的系统化进程；多媒体教学能将难于理解的知识通过图文、音像生动地显现出来，帮助学生理解性记忆。借助于先进的教学手段，将多媒体辅助教学手段与传统教学方法有机地结合起来，力求课堂教学的形式和方法多样化，既能保证课堂信息量大，又能避免单纯多媒体授课的不足，才能提高教学效果、提升教学质量。以上是笔者在流体力学教学实践中的体会，愿与同行共同切磋。
基金项目：2009年安徽省教育厅《流体力学》精品课程
[参考文献]
[1]许贤良，王传礼，张军等．流体力学[M]．北京:国防工业出版社，2006．
关键词：流体力学 教学改革 互动启发式教学
中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（b）-0030-02
近年来，作为在新的历史时期全面推进我国高校人才培养模式改革的重要举措，中国矿业大学（北京）大力开展全面建设研究型本科教育教学体系，加强学生创新能力的培养，落实“创新教学环节”的教学改革研究。“创新教学环节”由创新方法类课程、创新实践活动组成。包括科研导论课、科研技能实践、以及大学生创新训练项目等等。然而，大学本科生在校的大多数学习时间还是以课堂为主，如何对课堂教学进行改革，以适应研究型本科教育教学体系的需要，是本文探讨的问题。
1 流体力学课程的指导思想及定位
流体力学是工程力学专业的核心基础课程，为后续课程提供必要的基础知识和应用工具。因此，牢固掌握流体力学课程的基本内容，熟练运用该课程的基本方法，透彻理解其基本思想，是打开力学专业阶段学习的关键。对于流体力学这门课的普遍认识是，老师们难教，学生们难学。究其原因，是因为学生在中学没有接触过流体方面的知识，是“懵懂无知”的状态；而到了大学，一开始就要接触流体的性质、模型、运动学和动力学的概念，是“被动接受”的状态。这对于大学生来说势必会感觉很难，从上课听不懂，习题不会做到上课不想听，习题抄答案，形成恶性循环，而教师的灌输式教学更使得这门课预期达到的教学目标难以实现。学生的基础没有打好，对于后续课程的学习势必产生不良影响。如何使学生在学习过程中既能独立思考，又能积极响应教师的互动提示，进行有效的互动，这是提高教学效果的关键所在。
以学生为主体、教师为主导的互动式教学思想[1]在教学工作中逐步得到巩固和落实，在教学方法的改革上取得了可喜成绩。但是，要真正实现“教以学为本”[2]，还需要不断在教学思想、教学方法、课堂结构等诸多方面进行创新性的探索与研究。作者近年来一直从事流体力学课程的教学工作，对如何让学生学好这门课进行了一定的研究。作者认为，启发式教学[3]对于流体力学难教、难学这一问题是一有益的解决方案。通过在课堂上与学生互动以及在适当的时候对学生进行启发，能够改变流体力学课堂沉闷，学生不想听讲的氛围，同时对培养学生的力学修养与力学能力大有裨益。教师在教学过程中切实重视、真正确立学生在学习过程中的主体地位，通过学生自悟、质疑、写练的同时，加强学生主体之间的信息交流，以及教师的适时点拨启导，构建“互动启发式”这一课堂教学结构体系，能更好地让学生学会学习，逐步提高学习修养。
作者针对上述问题，参考了国内外教学资料，结合多年教学经验，并以工程力学08级的“流体力学”教学为研究对象，成立了“岩爆研究大学生创新小组”。小组成员利用课余时间，参加重点实验室的科研活动，在北京市学会第17届学术年会上了表了三篇论文[4～6]。小组成员的学习热情、学习成绩、研究水平得到了很大的提高。由此可见“互动启发式”教学适应教学改革的需要。“互动启发式”教学方式改变了过去那种学生被动接受的状况，它要求教师的教学必须以调动学生的积极性为主，学生是主动的参与教学，而不是被动的去记忆。作者在教学中发现，互动启发式教学方式是教师学生“双赢”的教学方式，它促进了师生间的情感交流，调节了课堂气氛，是符合大学教学大纲的新选择。
2 流体力学的基础性、前沿性和时代性
《流体力学》课程是计算流体力学、多相流动、非牛顿流体力学的基础性理论。同时，本门课程对于许多理论性较强的学科，如工程热力学、传热学、应用数学、应用物理学、流固耦合、渗流力学等，都是必不可少的基础理论课。《流体力学》课程中的许多专题：如边界层理论、湍流、涡动力学、水波动力学、气体动力学等都是发展迅速的前沿学科。当前，随着环境和资源探测要求的增长与技术进步，出现了许多或以流体力学为基础、或与流体力学相交叉的新学科，如CCS（碳固存）、煤岩中的瓦斯流动、多场耦合、多相流及非牛顿流体力学；特别是随着高超音速飞行器和运载工具、超静音潜艇、以及现代武器系统的发展，为流体力学学科提出了更多的新问题，也为学习《流体力学》的学生提供了广阔的发展空间。
3 流体力学教学改革的尝试和成效
在教学中努力践行“研究型学习”[7]与“创新型人才”[8]的培养。开展“互动启发式”教学法改革，培养学生积极思考、研究型学习、创新型思维的能力。在平时成绩考核中，增加了“研究报告”一项，指导并鼓励学生针对书中的重点、难点问题进行深入研究，在创新教育理念与研究性教学相融合上做出了有益的实践。
3.1 教学方式的改革
《流体力学》课程的特点是：理论性很强，对学生的数学基础要求较高。例如，除了需要了解一般张量变换和指标运算的规则外，还需要了解张量场论、曲线坐标系下的张量微分学、微分几何中关于点、线、面间的拓扑关系；以及由Gaussian定理、Stokes定理、标量势、矢量势、Helmholtz张量分解定理、向量场的梯度来表示流体力学的求解域，需要了解它们的几何意义以及在流场几何描述中的应用。另外，在对不同流动现象的偏微分方程定解问题的求解中，需要讲解有关的数学物理方法的背景知识，如解波动方程的行波法、求解涡旋场中的格林函数法等。仅采用PPT教学，难以表达在定理推导或偏微方程求解中的思辨、引证与推理过程。
因此，将传统“板书式”教学与现代教育技术相结合，各种方法互为补充，探索启发式教学法的创新，采用了以下的教学方法与教学手段：
（1）对于建立流体力学基本方程组或偏微分程求解过程中的数学推导，采用板书讲解为主，PPT为辅的教学方法。由于多数学生的张量场论与张量微分学的基础较薄弱，在从这些定理出发建立流体力学基本方程的教学中，需要进行较长时间的数学推导，很容易造成学生的疲劳。采用传统的“问-答”为主的“启发式”教学法，往往得到“启发”的只是部分基础较好的同学，多数学生很少能主动响应，容易形成流体力学“难以学懂”的印象。
针对上述问题，创造性地设计了“互动启发式”教学法。所谓“互动启发式”教学，就是在设置启发问题过程中，对被启发对象的思维过程施加以强烈的影响，激发学生深入思考的方法。具体是，在理论学习、定理推导、或典型例题讲解过程中，由老师首先进行提纲式讲解，针对教材中的重点且难点问题，要求学生进行一定时间（5～7 min）的课堂练习作业，启发学生提出问题。最后，再由老师进行板书讲解的“讲解―学生练习-提问―再讲解”的课堂教学过程。
“互动启发式”教学法实施的关键，是由教师对讲解的问题进行纲要式分析，给出主要思路并交待相关背景知识，对其中的关键问题设置疑问点；在学生进行5～7分钟的课堂练习过程中进行巡查，发现学生遇到的难点并适时提问，最后，有重点地进行分析与讲解。在这一过程中，给学生提供了一个独立思考的机会、创造了一个平等、自由的提问环境，使学生可以毫无顾虑地与老师交流，也便于老师及时发现问题。老师在学生达到思维临界点时的讲解，学生的印象深刻，可以达到事半功倍的效果。
（2）对于流体力课程中应用型专题和涉及实际物理现象较多的章节，采用PPT或录像为主的现代化教学方法。这样，可以在有限的课时内，在使学生充分掌握书中的理论知识的同时，对相关的物理现象有感性认识，加深对理论知识理解，以激发学生的科学探索精神，提高学生的学习兴趣。为此，通过课程建设，编制了实验录像。实验录像介绍流体力学理论的背景知识，如有关流体粘性、压缩性、静力学实验、伯努利方程实验、雷诺实验、边界层流动等，利用PPT等现代化教学方法在课堂教学中加以运用。
（3）耐心、细致的课后辅导。对于在课堂上提出问题的学生，无论问题对错、难易，在回答问题前，首先用“这是一个很好的问题，……”“你的问题很重要，……”等加以鼓励，然后再回答问题；对勤于思考的同学加以表扬。
（4）改革考试的形式和内容，促进教学质量的提高。教学实践中，对期末考试进行改革：平时成绩定量化计分制；要求每位同学选择教科书中的一个专门问题进行研究，提交一份专题研究报告；在期末考试卷面成绩出题中与评分中，强调解题的分析过程。通过上述方法，在考试内容上，将知识测试与创新能力测试相结合。
3.2 教学改革效果
自我校工程力学专业开设《流体力学》课程以来，作者一直致力于以创新型人才培养、研究型学习方法建立为目标的教学改革，在不断提高自身理论水平的同时，提出了“互动启发式”教学方法并在教学实践中加以运用。学校教学督导组的资深老师多次听课，都给予了很高的评价。在授课中注重板书推演、思辨清晰、严谨、通俗易懂，在课后热情辅导同学们的学习与创新研究活动。作者的授课及辅导受到同学们的广泛欢迎。
4 课程特色
力学专业《流体力学》课程理论性强、对张量分析、场论、数学物理方法与特殊函数等数学基础知识要求高。作者在不断提高自身的理论水平、积极开展教学研究与改革的基础上，形成了以下课程特色：
（1）在建立流体力学基本方程组与求解流场数学模型过程中，板书推演思辨清晰、严谨、通俗易懂，对所需的张量、场论、数学物理方法背景知识可进行详细分析或精讲。为使理论分析连续、易于启发学生的思维，撰写了近60万字的背课笔记/授课讲义，在板书推导中，多数情况下可以脱稿讲解。
（2）采用“互动启发式”教学方法，在课堂上形成与学生间的良好互动，启发学生的自主思维、深入思考，以达到深入理解复杂数学、力学理论的目标。“互动启发式”教学方法不断充实完善，形成了包括课堂的即时启发教学、平时的考察辅导与期末考试互相支持的系统方法。为研究型学习与创新型人才培养提供了有力保障。该方法得到了越来越多的认同。工程力学系的同仁，如黎立云教授、祝捷副教授等老师都采用了“互动启发式”教学法，并形成了自己的特色，取得了很好的教学效果。
（3）强调“研究型”学习方法。在平时的作业中，要求学生将每一道习题当作一个“模型科学问题”，以论证与推演过程是否合理来评价学生作业的优良等级。对学生的作业认真评分并计入平时成绩。允许作业成绩不理想的同学可以重作，重新评分。另外，要求学生在课程结束前，选择书中的问题提交一个研究报告，老师给予辅导、评分，并计入平时成绩。以上措施在培养学生的研究型学习方法上起到了十分重要的作用。
（4）积极引导、支持学生开展创新科研活动。指导学生针对教学中的重点和难点开展解题方法、教学方法的研究，并将结果撰写成研究报告或教改论文。在授课期间，对有学生要求给予科研的学术指导，总是热情响应。
5 流体力学教学工作的展望
（1）继续充实、完善习题库、多媒体课件、实验录像等教学资源，实现优质教学资源共享。
（2）以创新型人才培养、研究型学习方法为目标，继续开展教学方法的研究，不断完善“互动启发式”教学方法的内涵。
（3）现有的力学专业《流体力学》教材或深度不够、或难于自学。准备在多年流体力学教学积淀与撰写的讲义的基础上，出版一部通俗易懂、学术水平高、具有矿业特色的流体力学教材。
（4）目前的张量分析、场论的教材大都比较抽象，受众较少。准备集自己多年在微分几何、张量与场论理论的学习心得，在撰写的讲义基础上，出版一部侧重于讲解张量、场论主要定理几何意义及其在流场描述应用的学术论著，作为力学专业《流体力学》课程的参考教材。
（5）跟踪国际上最新研究成果、发表高水平科研与教改论文，提高自身素质，促进教学水平的提高。
6 结语
用“互动启发式教学”法进行教学，不但能使学生顺利地接受新知识，而且教给学生利用已有的知识通过归纳总结去认识新知识的一种有效的学习方法，这就给了学生一双点石成金的手。同时，由于采用对比、比喻等方法，引进一些生动活泼、通俗易懂、典型直观的事例，不仅使教学双边活动有声有色，而且在重温旧课时轻松愉快的认识和掌握深奥、抽象、复杂的概念和规律，起到事半功倍的效果。“互动启发式教学”是传授知识、启迪思维提高教学质量的重要手段，是一种行之有效的、科学的教学方法。
总而言之，作为大学教师，为了改革传统的教学模式，必须在了解自己学生的基础上采取相应的教学策略和教学方式。互动启发式教学方式克服了传统教学方式的不足，调动了学生的积极性和主动参与性，它是大学教学改革的必然要求，应该坚持并努力完善这种教学方式，使教学真正做到学以致用。
参考文献
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[论文摘要]结合学习主体所处的时代环境变化和流体力学知识体系的学科跨度大以及对数学基础知识要求很高的特点，分析了流体力学教学中存在的问题和难点，提出大量采用实验模型和实例教学以加强流体流动现象的观察理解对提高流体力学教学效果的必要性和重要性。
前言
流体无固定形状，即使受到的剪切力再小，只要持续存在，其变形便会随时间持续增大，不像固体那样，一定的受力只能产生一定的变形。流体力学的基本理论非常严密，描述流体流动现象的数学方程非常复杂，高度非线性[1]，因此学生对流体力学敬而远之的现象比较严重。此外由于因特网及电子计算机的普及，各种虚拟现象泛滥，在这样的环境下成长的学生接触和感受实际发生的各种流体流动现象的机会大大减少，对自然现象的观察和理解能力很弱。很多学生在接受流体力学教育之前所受的应试教育的影响下[2]，学习只是为了在短时间内对给出的试题做出接近正解的答案获得高分，这种教育具有多大的意义，近年来许多学者从教育学的角度提出了疑问[2]。只有直面实际的流体流动现象，抓住问题的本质，才能诞生真正的学问和研究。笔者基于对本科和研究生的流体学教学中存在的难点和问题，指出了重视流体流动现象的观察和理解对提高流体力学的教学效果的必要性和重要性。
一、流体力学教学面临的问题
（一）新形势下学生所处的社会环境变化
学生从小利用电脑打电子游戏的玩耍时间和机会大大超过了自己亲自动手制作道具及模型的体感玩耍时间，通过体感玩耍接触和观察自然现象的机会大大减少。
因特网的普及使得在短时间内获得大量的信息或实时获得信息成为可能，近年来出现学生过度依赖因特网的倾向，疏远了纸质图书及相关文献这些知识比较系统逻辑性也有保证的传统信息载体。但因特网上除了正确的信息外，还有很多不准确甚至错误的信息，即使是正确的信息，各信息段之间也缺乏系统性，因此学生仅通过因特网难以建立系统的知识体系的。
手机在学生中的普及也使得学生们在实际问题时，不是自己独立分析问题，找出问题发生的原因，而是直接利用手机询问他人求得答案，这样很难培养独立制定计划，对可能事态进行预测，独立进行解决问题的能力。这恰恰是对一个未来走向社会成为一个优秀的技术人员的必经的磨砺之道。
（二）流体力学教学面临的问题
流体流动的力学模型及其运动的物理意义难以理解[3]。流体粘性产生的模型与牛顿粘性定律之间的对应关系就是最好的一个例证。大多数学生虽然能够使用牛顿粘性定律进行计算，但对运动的流体为何会产生粘性却不能正确的理解。的确，对于涉及到流体力学的某些技术或产品设计，只要懂得一定的计算即可，但是对于开发和设计全新的产品，如不能准确把握所涉及到的相关流体流动的物理本质，有时会产生完全错误的设计结果。
流体的运动状态繁多，流体力学融合领域广，要求学生掌握更多的学科预备知识，尤其对数学知识的要求更高，使部分学生觉得流体力学是难以接近的一门课。同一流动现象常常可以从多个角度进行解释，容易使学生产生混乱。比如对翼型的流体力学工作原理，可以从流体流动的动量变化、伯努利方程、压力积分、流线的曲率变化等几个方面进行解释，解释方法之多反而会使学生产生混乱，但每一种解释方法都是正确的，解释的都是一个本质，只有完全理解各种解释方法所依据的理论，才可以解除认识上的混乱，将学到的知识条理化、系统化。
描述流体流动的数学方程高度非线性化，数学上求解比较困难。描述流体流动的纳维斯方程和能量方程是否可以求解以及数学解的唯一性的证明需要微分方程、偏微分方程、多元积分等很深的数学功底，但近年来学生的数学和力学基础存在下降的趋势。
学生在进入大学前所接受的应试教育的影响很大，以考试成绩自评学习效果的认识根深蒂固[4]。实际的流体流动现象往往没有单纯的标准答案，有时甚至存在多个解，重要的是抓住流动现象的物理本质，系统的理解流体力学的基本原理。
二、教学方法对应
解决上述问题的根本方法，笔者认为只有从流体力学教学上，直面涉及流体的各种现象，使学生准确的把握物理本质。为此在流体力学课堂上，广泛采用流体模型教学和实例教学，增加学生观察理解各种流动现象的机会，唤起他们对本门课的兴趣的同时，让他们形成为探究流动现象背后的物理本质进行思考的习惯，这对解决流体力学教学所面临的问题至关重要。
使用电吹风斜向上吹一个让学生事先准备好的气球模型，没经验的学生会意外的发现气球会向斜上方飘起。这一流体流动现象可从风从气球上部通过时，由于气球表面的影响风的流向会产生变化，也就是流线产生弯曲，根据风的动量变化必然产生使得气球浮起的升力得到解释，还可以从物体绕流边界层效应得到解释。从这一简单的模型教学，还可以解释飞机的机翼通过改变空气的流向进而获得升力的流体力学上的工作原理。
在一个装满水的塑料瓶内分别放入密度大于水和小于水的钢球和泡沫小球，然后放在一个可移动桌面上，使桌面等直线加速运动，可发现钢球运动较慢留在瓶底，而泡沫球运动较快停在瓶嘴附近。观察这一个现象引导学生：泡沫球运动得较快是因为等加速运动瓶内流体的静压在运动方向上递减形成压力梯度，小球的前进方向的压力大于等加速运动产生的惯性力，因此小球相对于塑料瓶向前运动；而作用于钢球的前进方向的静压力虽然与泡沫小球相同，但惯性力大于前进方向的静压力，因此钢球相对于塑料瓶向后移动。这一模型教学比一般教科书上关于流体等加速直线运动流体的静压分布的例题更容易使学生抓住问题本质，且能培养学生独立思考之习惯，使学生体会到透过流体流动现象来正确观察和理解把握流体力学基本规律的乐趣。
经常使用立式洗衣机的人都知道，洗完衣服后，衣兜总要被翻过来，假如原来兜里装有硬币等硬物，也会被掏出来[5]。把这个实例在课堂上讲出后，学生们甚有兴趣，追问其中的奥秘，当教师根据伯努利定律做出解释并介绍伯努利这位集物理学家、数学家、力学家及医学家于一身的瑞士的大科学家的基本情况后，学生们顿时对这位科学家充满了崇敬之情，通过大量这种实验模型及实例教学，学生们对学习流体力学这门课更有了兴趣和信心，教学效果的提高自不待言。
三、结语
本文详尽的分析了计算机、因特网、手机等现代化通讯工具普及后对学生产生的影响，由于流体力学课程知识体系的特点，这种影响产生的负面问题很多，尤其是教授成长在应试教育体制下走入大学的学生，更需要转换认识，改变教学观念，在课堂教学中广泛植入实验模型教学和实例教学，让学生直面实际存在的各种流体流动现象，通过实际的流体流动现象的观察和理解，达到生动及形象的把握这些流动现象背后的流体力学的基本定理，有效提升教学效果的同时，通过简单实验模型的制作还可提高学生的动手能力，这对学生走向社会成为一个具有创造性思维能力、独立思考的优秀技术人员也是一个必不可少的雏形磨砺。
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在传热与流体流动问题的数值计算研究中，主要存在两种思路，一种是应用数学家针对空气动力学问题发展的可压缩流动计算方法，以有限差分法为主，国内习惯上称其为计算流体力学（CFD）；另一种是物理学家针对传热问题发展的不可压缩流动计算方法，以有限体积法为主，国内习惯上称为计算传热学（NHT）。通过某种特殊处理，两种思路都试图将方法推广到另一种思路所侧重的问题。流体流动和传热现象十分复杂，其中不少子课题均可并且已经形成独立的学科。数学模型和数值计算方法也名目繁多、千姿百态。想要花费较少的时间历数各类流动和传热现象、各类数学模型和数值方法，几乎是不可能；对于初学者来说也没有这个必要[2]。许多专门讲解计算流体力学的各种书籍，由于需要较多的数学知识，而显得晦涩难懂。针对初学者的教学内容应该是能够突出介绍传热和流体流动数值计算核心算法，而又尽量避免深奥的数学知识，特别是为他们克服最初的入门障碍，以便建立起对CFD和NHT的兴趣和信心，为继续学习更深入的相关知识做好铺垫。教学过程中要力求做到以较简单的数学方程来解释计算流体力学和计算传热学的基本知识。在世界范围内得到广泛认可的作为CFD和NHT入门学习的教材有1980年PatankarS.V.[6]撰写的《Nu-mericalHeatTransferandFluidFlow》（1984年张政[7]译为中文，科学出版社出版），1995年VersyeegH.K.和MalalasekeraW.[8]撰写的《AnIntroductiontoComputationalFluidDynam-ics—theFiniteVolumeMethod》（2005年李人宪[9]撰写的《有限体积法基础》大量参考了此书的有关内容（作者注），国防工业出版社出版），1995年AndersonJ.D.[10]撰写的《Computa-tionalFluidDynamics—theBasicswithApplications》（2007年吴颂平和刘赵淼[2]译为中文版，机械工业出版社出版）。这三本书中，前两本主要介绍有限体积法，数值计算方法主要为压力修正的SIMPLE算法系列；第三本书主要专门介绍有限差分法，对有限体积法只是一带而过。我们知道，当前流体流动和传热问题的数值计算方法有多种，如有限体积法、有限差分法、有限元法、谱分析法、各类格子类方法等。每一种方法都有其特点和使用范围。在应用于传热和流体流动问题数值计算的众多方法中，有限体积法由于其物理意义明确、实施过程简便、数值特性优良而获得了特别广泛的应用，是当前主流通用商品化CFD软件（如：PHOENICS、FLU-ENT、Star-CD、CFX）中最常用的核心算法，也是最为成熟的一种方法。特别是自20世纪80年代以来，由于非结构化网格和自适应网格技术的发展，有限体积法更是得到了长足的进步。值得指出的是，虽然有限体积法表现出优异的程序通用性和对求解域的广泛适应性，但因为这样的原因而只是去了解有限体积法的知识是不够的。原因如下：第一方面，有限差分法是有限体积法的基础，有限体积法是在有限差分法的基础上发展起来的。第二方面，如何分析和判断一个离散格式的有效性和可靠性，即离散格式的数学特性（相容性、收敛性、稳定性、数值耗散与色散）的分析，必须借助于有限差分法才能完成。有限体积法是无法看见离散格式的内在微观特性的。这也是很多初学者学习完计算传热学（有限体积法）后，再去学习计算流体力学（有限差分法）时仍然感到吃力和困难的原因。有限差分法更多地是建立在数学概念上的，需要学习者要有较为厚实的数学功底；有限体积法是从物理概念入手，显然容易理解和接受，但难以透彻理解各物理量的内在联系。第三方面，有限差分法简便易行、格式和离散方案丰富多彩，求解变量设置随意，是初学者练习编写小程序而能深刻理解数值计算精髓很好的方法。第四方面，有限体积法在当前仍然被广泛使用，特别是在航空航天领域更是必不可少。综上所述，对于教授初学传热与流体流动数值计算的学生而言，在安排教学内容时应当涵盖有限体积法和有限差分法两方面的内容。两种方法是否应当有所侧重，得依据修课学生的专业情况来具体舍取。另外，对于初学者要立足基础，突出物理概念和数学模型的循序渐进、由浅入深。因为精确科学的目标就是通过数学而简化自然界的问题，以确定物理上的量。反之，片面追求起点高、内容深，会使大部分学生感到畏惧，敬而远之，从而失去继续深入学习的兴趣。
二、明确本课程的学习方法
鉴于传热与流体流动数值计算课程的重要性，特别是许多学生在接下来的学位论文工作时，都要采用数值计算的手段去研究自己的特定问题。那么如何才能学好CFD或NHT？或者是应该采用什么样的方法来学好这门课程？这是初学者经常爱询问的问题。有效的学习方法能起到事半功倍的效果，对于本门课程学习中需要注意以下几方面的问题：1.要有扎实的流体力学和传热学基本知识。所谓计算流体力学或计算传热学，顾名思义，就是数值计算和流体力学（或传热学）两方面知识的结合。要想学好CFD和NHT，首先要有扎实的数学功底、流体力学和传热学的基本知识。在理解并应用CFD和NHT的所有知识之前，我们必须充分理解流体力学和传热学控制方程，包括它们的数学形式和它们所描述的物理现象。有的同学在学习过程中想要绕过流体力学和传热学的基本知识，特别是粘性流体力学的内容，最终的效果只能是知其然而不知其所以然。2.不要忽视自己动手编写程序。这是一门理论和编程并重的课程，应使理论与编程操作相结合，二者才能相得益彰。因此，想要学好CFD和NHT，应该鼓励自己去编写一些计算简单问题的程序。而且只有通过编写程序来亲手实践，才能了解CFD和NHT究竟是如何一回事。3.要学习使用商品软件。自己编程是一个良好的学习方法，针对某一较简单的问题编程容易实现；而对于复杂问题，自己动手从零开始编写程序将会是一个繁杂的工作。对于作为工程计算而非专门的研究型人员来说，学会使用一个通用的商品软件是有益的，像流行的PHOENICS、FLU-ENT、CFX和Star-CD等商品软件，虽说不是针对性软件，应用于某些专门问题的计算时可能表现出效率低、精度低，但要自己编制一个计算复杂流场的软件，还是要慎重思考。
三、结束语
论文关键词: 流体输配管网 时间安排 教学内容 学习方法
论文摘要: 《流体输配管网》是建筑环境与设备工程专业的一门主干课程，但目前却存在着授课时间安排不合理、授课内容急需调整等突出问题。因此。合理安排授课时间、对授课内容进行调整、使学生掌握科学的学习方法等是摆在任课教师面前的一项重要任务。
《流体输配管网》是建筑环境与设备工程专业一门主干课程，该课程将《空调工程》《燃气输配》《通风工程》《建筑给排水》《锅炉及锅炉房设备》《建筑消防工程》《工厂动力工程》等课程中的管网系统原理抽出，经提炼后与《流体力学泵与风机》中的“泵与风机”部分进行整合、充实而成。如何讲授好本课程，处理好本课程与其他专业课程之间的衔接问题，进而提高学生的学习兴趣和学习质量，是任课教师急需解决的难题。
一、授课时间安排方面存在的问题
以往，《流体输配管网》课程曾安排在第二学年第二学期，也有安排在第三学年第一学期与第二学期的。有学者与教师认为，这门课程是专业课程 ，应安排在第四学年第一学期 ，这样可以让学生在学习过各专业课程之后集中学习管网理论知识 ，达到使学生融会贯通并激发学生的想象力与创造力的目的。
l将本课程安排在专业课程学习之前存在的问题
《流体输配管网》包括“泵与风机理论基础知识”“管网系统组成”“管网系统设计理论”及“管网系统调节理论基础知识”等主要内容。将本课程安排在《流体力学》课程之后、相关专业课程之前，与专业基础理论课程《传热学》《工程热力学》与《热质交换设备》等放在同一学年授课，优点是提前学习“泵与风机理论基础知识”“泵与风机和管网的匹配”等主要内容，可以为后续的专业课程学习带来方便 ，因为学习专业课程需要学生具备一定的泵与风机理论基础知识。
将本课程安排在专业课程学习之前存在的问题是，在讲授 “流体输配管网系统类型及装置”“流体管网水力特征与水力计算”等内容时学生普遍反映，虽然课程理解起来不难．但要将课程前后内容联系起来达到融会贯通却十分困难，原因主要有两点：一方面，学生对管网系统还十分生疏，没有前期专业课程的铺垫便突然要学习管网类型、装置及管网系统知识，对学生来说显然有困难，因而达不到预期的教学目的；另一方面，目前《流体输配管网》的授课主线不太突出，学习时需要学生具备一定的专业基础知识。
2．将本课程安排在专业课程学习之后存在的问题
针对学生反映的问题．笔者所在的教研组及时修正了教学计划，将该课程安排在第三学年第二学期 ．从教学效果上来看还是很好的．但在其他专业课程授课过程中有部分学生反映 ．由于缺少“泵与风机理论基础知识”．在学习“管网系统水力工况分析”与“系统工况调节”等内容时有一定的难度。根据这些问题，笔者所在的教研组决定将《流体输配管网》课程安排在第三学年第一学期，与专业课程同时讲授，并对其中部分章节的顺序和内容进行调整 实践证明，这种安排的优点比较突出。
3．对本课程授课时间安排的一些想法与建议
《流体输配管网》为专业课程，其目的就是让学生在学习过各专业课程之后集中学习管网理论知识，以使学生融会贯通，激发学生的想象力与创造力，提高学生的创新能力。因此笔者认为，本课程应该安排在专业课程学习之后，也就是应该安排在第四学年第一学期，然后将本课程内容灵活分为两大部分，分别在不同学年讲授，其中一部分是“泵与风机理论基础知识”．可以安排在第二学年第二学期专业课程学习之前或与专业课程同时讲授：另外一部分就是“管网系统及管网设计与管网工况调节理论知识”，可以安排在第四学年第一学期专业课程学习之后。
二、授课内容存在的问题
提高学生的学习兴趣，合理安排教学内容，对学生掌握本课程理论知识、提高解决实际工程问题能力具有至关重要的作用。因此笔者认为，本课程的授课主线与 目的必须突出、明确，与专业课程的衔接必须恰当。
1．对本课程授课章节顺序进行调整
本课程是在专业基础课程学习完之后开始讲授，或与主要专业课程的学习同时进行，或在主要专业课程学习完成之后进行，其主要基础知识是流体力学，流体力学内容已经包括了简单管路、复杂管路及环状管路组成与水力计算基础理论部分，学生对管网知识已有了初步的了解。因此．可以结合其他专业课程的需要，对授课章节顺序进行相应调整 ，以使授课主线与目的更加清晰 、明确 可以将第五章“泵与风机理论基础”、第六章“泵与风机与管网的匹配”、第七章“枝状管网水力工况分析与调节”中第一节“管网系统压力分布”等内容放在前面讲授．一是因为学生已经具备了掌握这些知识的能力，二是因为开设的其他专业课程需要学生首先具备这些专业理论基础知识。这样调整之后 ，有关管网类型、装置，枝状、环状管网水力计算与工况分析调节等内容即可放在专业课程学习之后或与专业课程同时讲授。从笔者这几年的教学实践来看，这种调整具有一定的优势。
另外，有学生反映，第二章“气体管网水力特征与水力计算”中第二节“流体输配管网水力计算的基本原理和方法”应单独列为一章，因为这一节的内容是气体与液体管网水力计算的基础理论知识，而这也是流体力学的主要内容。笔者认为这个意见提得较好，调整后可以使本课程授课主线更加突出与明朗。但笔者建议 ，可以将“流体输配管网水力计算的基本原理和方法”“枝状管网水力共性与水力计算通用方法”和“环状管网水力计算的基本原理与方法”相结合，列为单独的一章，这样设置更合理，也使授课主线更突出。
2．对本课程授课内容进行调整
《流体输配管网》是从各专业课程中将管网系统原理抽出经提炼后形成的课程，因而不可避免地会造成各门课程之间的冲突。笔者认为，本课程中“管网类型及装置”可在专业课程中讲授．“管网的水力工况分析及调节”应在本课程中讲授．这样可以更好地突出管网的水力工况分析与调节共性，使学生掌握不同管网设计、管网水力分析与调节的基本规律。
三、学习方法的问题
《流体输配管网》课程实践性、应用性较强，管网系统千差万别。因此 ，要想提高学生的学习兴趣 ，使学生牢牢掌握管网系统设计、管网系统调节基本原理和方法 。学习方法尤为重要。
有学生反映，这门课程理解起来并不难，但要将课程前后内容联系起来达到融会贯通却十分困难。笔者认为原因有两点：一方面，尽管管网系统千差万别，但管网系统水力特征、水力计算及管网调节理论分析却是流体力学的基本知识，都主要是一元稳定流动能量方程的运用 ，学生对这个基本规律的运用可以说是得心应手，无论是动力确定还是压力分布等都难不倒学生，因此“理解起来并不难”：另一方面 ，授课时间安排不合理 ，学生没有见过这个系统，分不清系统形式与系统装置的区别 ，这就使得学生上课时能够理解，下课后就忘记了。要想解决这个问题。笔者认为应加强两项主要教学工作：第一是加强学生对基本概念 、专业术语的掌握。第二就是加强实践教学，做到理论联系实际、实践与理论结合、课堂与实践结合。传统的实验台实验满足不了教学要求，因此教师在授课时应加强实践教学内容。如安排2~4学时或课后时间让学生参观不同类型的管网系统 ．绘制管网系统图，找出系统设计合理 、不合理之处，校核泵 、风机与管网是否匹配。有条件的话还可以让学生自己动手调节管网流体参数，在管路系统中安装调节阀。通过实践 ，将课本知识上升到理论分析的高度 ，这样就能有效提高学生的学习兴趣和学习效率。
参考文献
关键词 食品工程原理；教学质量；提升途径
中图分类号 G42 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0289-02
食品工程原理是食品科学与工程专业的基础课程，主要任务是研究单元操作的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算（或选型），目的在于培养分析和解决有关单元操作各种实际问题的能力[1-9]。本课程内容涉及学科多，理论性强，与工程结合紧密，课程难度大，在食品类专业人才培养中具有重要的地位和作用，如何提高课程教学质量就成为授课教师探索的重要目标。笔者从事食品工程原理课程教学多年，结合长期积累的经验，通过举例法对如何提高本课程教学质量进行了有益探索，以期为承担本课程教学任务的教学工作者提供有益参考和借鉴。
1 形成宏观意识，树立工程观念
食品工程原理是一门实践性、工程性很强的应用基础课程，教学过程中应注重建立学生的宏观意识，树立工程观念，培养学生的工程思维，提高分析与解决工程问题的能力。例如，流体力学中把大量流体分子构成的集团称为流体微团或流体质点，流体就是由无数个微团或质点组成的连续工质。流体力学就是研究流体流动宏观规律的一门学科，涉及的流体不仅有牛顿流体，也有非牛顿流体。有了流体微团或流体质点的概念，研究流体运动规律时就不必考虑复杂的分子运动而从宏观上来研究流体流动所遵循的规律，这在工程上是许可的。
2 更新教学大纲，优化教学内容
教学大纲是教师进行教学的主要依据，包括教学目的、教学要求、教学内容和学时分配等，也是检查和评定学生学业成绩和衡量教师教学质量的重要标准[2，8-9]。现代食品工业科技发展迅速，技术更新快，已成为我国工业快速发展的推动力量。食品工程原理涉及章节多、难度大，而学时有限。因此，教师应该根据专业或学科特色进行合理取舍，不断更新教学大纲，及时优化教学内容，只有这样才能及时跟上时代的步伐。例如，畜产品加工与贮藏方向应侧重流体力学、传热、冷冻、膜分离、蒸发和干燥等单元操作，农产品加工与贮藏方向应侧重于粉碎、筛分、搅拌、吸收、蒸馏和吸附等单元操作。
3 转变教学方式，改进教学方法
教学方式是教师在要求学生获取知识，提高能力，获取学习方法的过程中所采用的方式，包括谈话式、讨论式、归纳式、讲授式、互动式、总结式和实践活动式等。教学方法是教师为了实现教学目标和完成教学任务，在教学过程中运用的方式与手段的总称[4，9]。食品工程原理涉及各个单元操作的基本原理、典型设备构造、物料衡算和能量衡算等，若按传统的教学方式和手段进行组织教学，学生学习积极性不高，学习兴趣不强，重难点不易掌握和理解，学习效果较差。因此，在食品工程原理教学过程中，教师需不断转变教学方式，改进教学方法，提高教学质量和水平。例如，传热这一单元操作，教师可从古人利用冰窖贮藏食物、世界能源短缺、全球气候变暖、能量传递和利用、传热学发展简史和热力学三大定律入手，激发学生的学习兴趣和学习动机，使学生主动求知和自主学习，加强师生相互交流，这样就可提高教师教学质量和增强学生学习效果。
4 加强师资建设，提升教师素质
教育大计，教师为本。教师是教育事业发展的第一资源，教师在教学过程中起引导和主导作用，教师素质与教学质量密切相关。加强教师队伍建设是食品工程原理课程教学改革和发展规划中一个十分重要的方面。加强教师队伍建设包括以下方面：一是建设高素质教师队伍，采取引进高层次人才和自己培养相结合的方式，不断提高教师队伍水平；二是加强师德师风建设，使一切教育工作者具备相应的道德观念、情操和品质，在言传身教过程中起着十分重要的示范作用；三是提高教师业务能力和水平，采取主讲教师定期与不定期培训学习的方式，校内与校外锻炼的方式，以此来提高教师的业务能力和水平，提升教学质量；四是加强教师奖惩制度建设，对长期从事本课程教育教学、科学研究和管理、服务工作并取得显著成绩的教师和教育工作者，可授予相应荣誉称号，颁发相应的奖章和证书，给予一定的物质奖励，以此来激励教师努力工作、勇于奉献。
5 强化实践教学，培养创新意识
当前高等学校面临的一项重要任务是转变教育思想，更新教育观念，实施创新教育，培养具有较强创新意识和创新能力的新时代大学生。培养创新型人才，着力培养学生的创新精神和实践能力。教育部曾提出：“要大力加强实践教学，切实提高大学生的实践能力。”加强高校实践教学有助于提高高校教育质量、培养高素质人才，适应我国社会的发展。实践教学内容包含课程实验、课程实习、课程设计、生产实习、毕业设计和毕业论文等，是理论教学的延续、补充、拓展和深化，有助于培养学生理论联系实际的实践能力、增强动手能力、提高分析问题和解决问题能力、培养创新创业精神等[6-9]。食品工程原理是一门实践性很强的应用性课程，应该以改革创新为动力，以强化学生实践创新能力为目标，坚持教学与科研结合、课内与课外结合、校内与校外结合，优化实践教学体系，建设实践教学平台，提升实践教学队伍水平，完善实践教学管理，创新实践育人模式，提高人才培养质量，为服务食品工业输送大批勤奋踏实、基础扎实、知识面宽、实践创新能力强的创新型和应用型人才[10]。
6 激发学习动机，培养学习兴趣
教学过程是由教师的教和学生的学2个方面构成的统一活动过程。教学质量不仅与教师的教学态度、教学内容、教学方法和教学效果等有关，还与学生的学习态度、学习方法和学习效果有关。学习效果的好坏与学习动机和兴趣密切相关。因此，教师在教学过程中要激发学生的学习动机，培养学生的学习兴趣，以达到预期的教学目的，提高教学质量。例如，流体力学基础这一章，可从大禹治水、都江堰水利工程入手，提出应用了哪些流体力学的原理，以此引起学生的注意，激发学习动机，培养学习兴趣。
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关键词：卓越计划；《石油化工过程及装备》；过程装备与控制工程；课程建设
“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目。东北石油大学在2011年被批准为教育部“卓越计划”第二批试点高校，其中过程装备与控制工程专业是首批入选专业。经过5年多的改革与实践，专业建立了以培养“石油石化行业卓越工程师”为目标的人才培养模式，并开展了与之相适应的专业改革和建设，取得了较好的效果。其中，《石油化工过程及装备》是过程装备与控制工程系根据“卓越工程师”培养要求，对该专业课程进行调整和整合出的一门专业主干课程。该课程既具有较强的理论性又紧贴工程实际，对学生毕业后从事设备专业及相关工作具有举足轻重的作用。本文从《石油化工过程及装备》的课程定位出发，对案例分析的运用、师资力量建设、突出实践教学地位以及开发仿真课件和网络平台、改革考核机制等措施进行探讨，以适应过程装备与控制工程“卓越人才”培养目标需要、适应市场需求。取得的经验和成果可为同类院校相近专业开展卓越工程师教育培养计划提供借鉴。
一、课程描述
《石油化工过程及装备》是研究石化设备工艺设计和结构设计的专业课。该课程整合过程装备流体力学、过程流体机械中流体力学基础部分和机器工作原理部分、化工原理，并加入化工过程反应动力学，融入石油石化特色，形成了一门集流体力学、反应动力学、质量传递动力学、传热动力学和各类型石油石化装备结构设计的综合性课程，分上下两册，计划学时为128学时。在装备专业卓越工程师教育体系中，该课程不仅是学习后续课程及在各个学科领域中进行理论研究和实践工作的必要基础，是卓越工程师教育实训环节之一――石油石化设备设计实训的先导课程，而且对学生综合能力的培养，提高学生专业素养以及整体的素质，为在未来的学习工作中提高科研能力和创新能力都起着重要的作用。因此，建设好《石油化工过程及装备》课程对于进一步提升本学科培养水平及影响力具有重要的意义。
二、课程目前存在的不足
《石油化工过程及装备》有坚实的资源基础和建设经验，但是要符合卓越工程师培养的要求，将单元设计捏合成有机的整体，并将各个资源合理搭配使用，仍然需要做大量的工作。
课程参考书目的建设。迫切需要在现有条件下，对《石油化工过程及装备》课程参考书目进行整合和革新，以满足卓越工程师培养计划要求，符合课程发展和专业发展的需要。
石油化工过程及装备实验课程体系的建设，对流体流动和化工单元操作的实验需要进行开发与整合，形成系列化的实验教学体系，辅助学生对课程教学内容的消化与吸收。
课程多媒体资源建设。需要在化工原理，过程流体机械，和过程装备流体力学基础上，整合多媒体资源，革新教学CAI课件。
建设适合本课程的实践教学条件和教学环境。在对课程内容进行整合和细化的基础上，对课程设计进行调整，以实现对学生整体观和大局观的培养。
三、课程改革与实施
根据“卓越工程师”培养计划要求，针对上述存在的不足，经过多次系内和课程改革团队会议讨论，研究和修改，已经完成了对课程的整合以及新课程教学大纲的建设工作。目前主要着力于课程教学内容细节的优化，并在石油化工过程与相应装备应用间确立明确的逻辑关系，以其实现课程内的良好过渡，为学生更好的吸收、消化石油化工过程中所涉及到的单元操作基础知识、计算分析过程和工程应用案例打下坚实基础。在以上思路下，围绕《石油化工过程及装备》课程改革有如下实施路径。
（一）提高案例分析在课程内容中的比重
《石油化工过程及装备》工艺计算部分公式繁多，为了方便学生学习并掌握此门课程，通过导入案例、案例实际应用和完成大作业等方式，在教学实施过程中引入典型案例的方法。一方面以案例为切入点，引出相关的原理、技术等；另一方面根据实际案例分析来讲解例题，使学生深入理解基本原理，更重要是让学生掌握如何利用所学理论知识去解决工程实际问题。例如“导热速率方程式”一讲当中可选择锅炉导热的案例，锅炉炉墙属于多层平壁导热，里面炉管属于圆筒壁的导热，再比如选择管道以黄夹克作保温，若已知管道内外侧的工业温度，可让同学们计算所需要多厚的黄夹克作保温等实例。
（二）加强实践环节，提高学生实践能力
《石油化工过程及装备》课程的实践教学主要体现在课程匹配实验、石油石化设备设计实训和本科毕业设计这3个环节。安排必修实验教学8学时。石油石化设备设计实训当中包含一周的典型设备工艺设计，学生运用给定的工艺参数进行工艺计算，确定设备的特性尺寸。这一周课程设计和毕业设计中某些题目涵盖了换热器工业计算、塔设备工艺计算以及搅拌釜工艺计算等。同时聘请大庆石化、大庆油田设计院工程师作为学生校外指导老师，举办多次科技讲座，为学生讲授设备工艺设计过程等专题，并到油田、石化等单位现场各科室全面参观学习。另外，吸收部分学生参与专业教师创新团队的科研项目，对学生进行产学研结合教育，使其具有相应理论知识和较强实践能力，使其成为为经济社会发展服务的专门人才。
（三）研制课程仿真实验课件、开发课程资源共享平台
在“卓越计划”实施的过程中，随着高校视频资源建设的逐步推进，如何使建设的资源得到充分利用成为探索的主题，而资源平台的建设发挥着至关重要的作用。因此，在课程建设中，制作与实验教学相匹配的仿真实验课件，构建课程资源库、开发课程资源共享平台，实现资源的网络化服务。学生可以在《石油化工过程及装备》实验课实际操作之前，在网络平台的CAI课件上进行学习操作方法、操作步骤，避免实际操作中出现问题。营造一种符合现场实际的仿真教学环境，辅助学生对课程教学内容的消化与吸收。平台运行后，不断革新技术、后期管理和维护具备可持续性，保证学习效果的积极性和长效性。
（四）建设一支适应“卓越工程师”培养要求的教师队伍
“卓越计划”必须以建设一支具有丰富实践经历、满足人才培养要求的高水平教师队伍才能保证“卓越计划”的顺利实施并取得预期成果。因此，师资队伍方面，课程负责人在本专业具备丰富的教学经验和现场实践经验，青年教师具备博士学位，课程团队积极从事教学改革与教学研究，并针对本课程制定教学改革规划，制定青年教师培养规划，具体措施如下。
1.青年教师的培训。鼓励课程组教师参与国内外专业课程教学研讨和访问交流，并定期把青年教师送到外院校、设计院等单位进修培训，积累现场工作经验，为学生讲授课程时以现场实际为导向，掌握本学科发展前景。
2.提高青年教师教学水平。教研室定期开展教学研究活动，省规划办、省高教学会立项时，鼓励青年教师积极参与立项，要求青年教师撰写教研论文。教研内容主要涉及本学科人才培养模式、课程体系设置等方面。通过学习和研讨，让相关教师具备坚实的过程设备设计、化工原理等专业知识，掌握所承担的课程在教学环节中的作用，以及与其他课程的衔接关系。
3.青年教师讲课比赛。积极推举教师参加各级教学新秀评选和各类赛课活动，以此促进教师的成熟和教学进步。通过以上措施加强师资队伍建设，从而更好地推动课程建设。
（五）考核机制的改革
本门课程采用多样的考核方式，考查学生分析问题和解决问题的能力，不再采用单一的闭卷考试模式。课程组成员将《石油化工过程及装备》考核分为闭卷考试占60%、平时成绩占40%，平时成绩由三部分组成：实践部分20%、大作业10%、研究性学习10%。闭卷考试类型包括选择填空题、分析题、计算题等。实践部分主要用于考查学生的实际操作能力、合作学习能力等，这部分内容由实验操作过程和实验报告质量确定。大作业是案例教学的一个重要环节，学生通过完成大作业，提高其独立思考能力与理论联系实际的能力。研究性学习主要是学生加入装备大学生创新团队、参与教师所研究的科研项目，培养学生创新能力。
为了便于对过程流体机械教学方法实施教学改革，满足工程教育的要求，对过程流体机械课程的特点进行分析。理论性强，需要良好的基础知识要想较好地学习过程流体机械专业课程，学生不仅需具备扎实的力学基础知识（如流体力学、工程热力学、传热学、理论力学以及材料力学知识），还需具备良好的专业基础知识（如机械原理、机械设计等）。对于以“讲授”为主的传统的教学方法而言，学生要想在课堂上完全理解教师讲授的教学知识点，紧跟教师的备课思路，就必须对这些现行课程有良好的认识和理解。专业性强，内容复杂、繁多过程流体机械专业课程涉及的内容非常广泛，包括机构原理、热力学计算、流体力学原理、动力学计算、结构设计、运行维护、故障诊断、总体方案设计与选型等。每一个知识点似乎都涉及一门独立的基础课或者专业课程。如果学生没有充分的准备，听课时似乎很难对教师讲授的知识做出敏捷的反应，极大地影响课堂的互动气氛。知识点与工程实践紧密联系过程流体机械专业课程涉及的知识点与工程生产实践紧密联系，其理论水平远高于实际，可用于指导流体机械在企业生产应用中的稳定操作和运行，以及机器的技术改造与新机型的开发。课程讲授过程中需要注重培养学生的工程意识与理论联系实际的意识和能力。结合课程的学习，势必要学生开展一定的工程训练，以加强学生的工程观念，让学生做到实践与理论相结合，以及理论与实践相结合。
2过程流体机械课程教学存在的问题
鉴于传统教学的陋习和目前本科教学改革的深入，导致目前过程流体机械教学方法的弊病不断暴露出来。基础知识欠缺不可否认的是，随着教学改革的推进，一些非常重要的基础课程（如工程热力学和传热学）由于学时短缺而被逐渐砍掉。有的课程（如流体力学）虽在开设，但由于学时短或为选修课程，得不到足够的重视，学习效果不理想，导致学习过程流体机械课程时，学生连最基本的概念（如内能、焓、熵等）都不知道，当涉及一些运用基础课程知识点来理解工程问题时感到非常吃力。这就导致以讲授为主的传统教学方法很难适应目前的教学形势，而且教学效果不佳，出现死记硬背、不善于理解应用的学习局面。实践教学环节薄弱实践教学环节薄弱似乎是工程教学的通病[7]。实践教学主要包括实验、实习、实训、课程设计、毕业论文（设计）等环节，是培养工科专业学生的必备环节，对学生工程意识与能力的培养至关重要。对于工程性极强的过程流体机械课程而言，实践环节尤为重要。然而目前普遍存在一些问题。1）实习与实验教学环节需要加强。就本专业的实习而言，目前主要集中于化工设备制造厂和化工产品生产车间的参观和学习，基本上忽略了有关流体机械制造厂的参观和学习，导致学生对流体机械没有感官认识。而且实验学时在不断缩减，目前仅开设往复压缩机示功图测试和高速转子静平衡两个实验。离心泵汽蚀实验被砍掉，导致学生对离心泵主要性能得不到很好的理解。2）毕业设计环节需要加强。鉴于一系列原因（比如工程热力学知识的欠缺、有关流体机械书籍和标准的缺乏），目前绝大多数毕业课题仅局限于化工设备设计，基本上很少布置有关流体机械课程方面的毕业课题。这严重限制了学生对流体机械课程的进一步理解和工程应用能力的锻炼。课程评价存在问题由于课程学时的缩减，目前过程流体机械课程评价基本上是“一锤定音”——期末考试，忽略了大作业的训练和热点研究方向文献的阅读和总结。这种考核方式不能实事求是地反映学生对知识点的掌握和理解，更谈不上运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。因此，教师也很难及时对教学存在的问题给予修正和弥补。
3过程流体机械课程教法改革思路
众所周知，教学方法并不是一成不变的，它随着社会的进步和科技的发展不断地发展和演变。工程教育也是如此。大约二战时期，工程教育从工程实际技术教育过渡到工程科学教育，这就要求涉及工程教育的教学方法也必须进行相应的调整和改革。传统的教学方法是单向性的，类似“学徒式”的教育，即以教师的“教”为主，学生只是被动地接受教学内容。这种教育方式仅适用于以技术教育为主的工程教育，很难适应以科学教育为主的工程教育方式。为此，发展了以学生为中心，积极主动的、学习式的教学方法，即将学生视为教师的角色[8]。学生能够从教学活动过程中隐性地获取知识，而教师主要的任务是开展有效的指导。教师和学生的角色界限模糊，二者有效地完成自身的任务，即教师良好的教学任务、学生有效的学习任务。过程流体机械课程教学方法的改革正是沿着该思路进行的。针对过程流体机械课程教学存在的问题，同时为了适应现阶段工程教育的目的，下面从课程的准备、课程的讲授和课程效果评价三个阶段提出相应的改革措施。课程准备首先，为了有效地完成教学任务，教师必须全面深入地理解教学内容。这必然要求教师大量查阅和学习与教学内容相关的资料（如与过程流体机械有关的国内外专著和书籍），弥补所选教材的缺点。查阅资料时，教师必须注意角色的转换，查阅资料是为了更有效、更准确、更生动地给学生讲解，而不是为了个人学习。教师通过大量地阅读文献，将教学内容给予重新组织和编排，以最合理的顺序将教学内容呈现给学生，便于学生理解接受，而不是照本宣科。其次，教师备课时要充分了解学生前期课程的学习情况，从而合理安排教学内容，弥补存在的问题，避免影响学生对本课程知识点的理解；同时教师要了解学生个体在前期课程学习上存在的差异，这样分组讨论学习时便于优良搭配，学生之间互相学习，克服个人因前期课程学习不足而对本课程知识点理解带来的障碍。再次，鉴于当前的教学方法，以引导和启发学生自主学习和讨论为主，教师的讲解和订正为辅。这就要求教师在备课时要制订引导学生开展自主学习的教学方案。对教师备课提出更高的要求，教师课前要告知学生：1）每节课要学的教学知识点；2）理解知识点需具备的基础知识；3）学生需要查阅的书籍和准备的内容；4）本节课内容在课程中和工程实际中的重要程度。可以说，备课是否充分直接决定了教学是否成功，因此，备课必须要做到备内容、备学生和备方法。课堂学习课堂学习是教学的关键环节，直接决定了教学效果的好坏。课堂教学，不是以教师单向传输为主的教学，而是教师根据备课时制订的教学方案，引导学生积极主动地讨论教学内容，避免学生消极被动地思考教师到底在讲或者要讲什么内容。教师通过学生对教学内容积极主动地讨论，发现和记录教学存在的不足，便于课后进一步的思考、改进和反馈。教师上课时应做到：1）上课时，教师首先要给出本节课主要的学习内容、重点和难点；2）教师要给出每节课的“引子”，提出问题，并组织学生讨论，评价每组学生给出的讨论结果；3）最后教师要给出总结，要评价本节课程内容在工程实际应用中的重要性；4）对于难以理解的、抽象的概念，教师要引导学生与日常生活联系起来，使之形象化，便于学生理解。比如“余隙容积”这个概念，如果仅是书上给出的解释“活塞行至终端止点时气缸剩余的容积”，学生很难理解，很难想象这部分空间是怎么回事；但如果将其与盖房子用到的“公摊面积”类比的话，就很容易理解：二者对于用户来讲都是有害的，但是必须具备的，只能尽力减小，却不能避免。课程评价教学活动的最终环节是评价学生的学习效果。通过教学评价，教师一方面可以了解每个学生对知识点的理解程度，发现和思考教学存在的问题，便于及时反馈；另一方面能够了解学生运用所学知识解决实际问题的情况。为了保证教学质量，及时了解学生对知识点的掌握情况和对所学知识的应用情况，课程的评价应从多个角度出发，绝不能是仅以考试为基准“一锤定音”。为此，教师应从两个方面对学生的学习效果进行评价。1）对知识点理解的评价。通过课堂上观察学生的一系列反应，如面部表情、提出的问题，及时了解学生存在的问题，并给予及时的解释和补充；另一方面通过作业、课程考试来综合评价学生对知识的掌握程度和理解情况，便于教师在以后的教学中调整和弥补不足的地方和存在的问题。特别是学生提出的问题非常重要，一方面，可以测试教师对内容的理解程度；另一方面，教师可以了解学生存在的困惑，明白师生间对知识点理解存在的偏差和分歧。教师应对学生的问题积极反思，对教学内容给予重新编排和阐释，以便改进教师本身对基础知识的理解。2）对学生运用所学知识解决实际问题能力的评价，可以通过实训、大作业、课程设计乃至毕业设计的形式进行，并将存在的问题汇总和分析，弥补教学存在的问题。总之，教学评价是个连续的过程，合理的教学评价是为了保证教学质量和促进教学改革，而不仅仅是为了给学生一个“成绩”。
4教学改革对工程教育的促进
简单的讲，通过上述教学方法的运用和实施，学生获得的技能基本能满足工程教育的要求。具体体现在：1）通过对所学内容的思考、提问和讨论，学生获得了良好的交流技术；2）通过对教学内容的准备和讲解，学生具备了一定的职业责任感；3）通过对教学内容和大作业的分组准备和讨论，教学在团队内相互进行，学生改进和具备了一定的团队合作精神；4）通过“教”这一环节，学生对所学内容进行精选和重组，增加了学生对知识的理解程度，拓宽了学生的视野；5）通过一定的工程训练，学生对待工程的态度和信心发生积极的变化，增加了对工程设计过程的理解；6）通过学生自己对知识的准备和理解，学生掌握了学习方法，具备了终身学习的素养。
5结束语
关键词 化工过程流体机械；网络教学；实践教学
中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）09-0110-02
Exploring and Practice of Teaching Method of Chemical Process Fluid Machinery//Zhou Changjing， Wang Zhenbo， Wang Zongming， Zhang Dahai
Abstract According to the requirement of students’ ability in many aspects of chemical process fluid machinery and teaching goal of course， through the change of teaching mode， strengthening practice teaching content and focus on the extension and expansion of basic theory to enhance the teaching effect， cultivate students’ ability to solve practical problems and to improve students’ comprehensive quality.
Key words chemical process fluid machinery； network teaching； practice teaching
化工过程流体机械是中国石油大学（华东）化工装备与控制工程专业主干专业课程，课程综合了机械、结构、流体力学、工程热力学、调节控制和选型操作等多方面的知识。课程的教学目标是使学生掌握过程流体机械的结构形式、工作原理、性能特点和调节控制，培养学生具有从事化工过程流体机械的使用、选型、调节控制及研究改造的基本能力，实现对理工科专业学生知识、能力、素质的培养要求。为达到课程的教学目标和对学生的培养要求，多年来，课程组一直致力于对化工过程流体机械课程进行教学方式的探索与研究。本文主要介绍“化工过程流体机械”教学过程中探索的教学方法。
1 更改教学模式，多媒体、板书、网络教学相结合
在课程的授课过程中，采用多种教学手段相互配合的办法，并根据授课内容的特点，选用合适的教学手段和方法，以强化学生的学习效果。
针对授课内容中流体机械过流部件和关键机械零部件基本结构形式部分及流体机械工作理论当中涉及的抽象、难懂的问题，采用多媒体教学代替传统的板书和图片讲解，二维的流体机械内部结构图和工作原理图被设计成三维立体图和装配动画，并辅之以学生现场实习期间及机器拆装实践期间所拍摄的照片和录像。多媒体教学不但使复杂的结构和抽象的原理变得直观、易懂，而且会增加真实感，拉近学生和所要学习对象的距离，增强学生对化工过程流体机械的认识。对于授课过程中学生很难理解的流体在叶轮中的流动过程和离心泵气蚀、气缚等现象，则通过计算流体力学CFD获得叶轮内流场分布、三维动画和试验视频展示给学生，在有利于学生掌握好相关知识同时，也增加了课程的生动性，提升了学生对课程学习的兴趣。
化工过程流体机械同时也是一门理论性比较强的课程，授课过程中涉及很多流体机械理论公式的推导。针对公式的推导仍然采用传统的板书形式，这样公式推导过程中可以留给学生足够的时间思考和消化，有助于学生对理论公式的理解和掌握，避免了多媒体幻灯片片片之间易脱节，使公式推导不连贯，导致学生思考不足、理解不透、学习困难等问题。同时利用黑板板书能够增强教师授课时即兴讲解的上课效果，增强教与学的互动性。
网络教学，是远程教学的一种重要形式，是利用计算机设备和互联网技术对学生实行信息化教育的教学模式。网络教学相比传统教学模式，更能培养学生信息获取、加工、分析、创新、利用、交流的能力[1]。针对化工过程流体机械授课人数多、授课学时少等特点，自2007年开始，利用中国石油大学（华东）精品课程网站建设，课程组开始筹建化工过程流体机械课程教学网站，课程课件、授课教案、电子教材、授课录像、学习资料、实践教学资料、参考资料等教学资源相继上网，为学生在线学习提供了条件。根据学生网上学习反馈的信息，课程网站很好地发挥了辅教辅学功能，满足了教师教学和学生学习的需要。
2 强化实践教学内容，注重理论与实际相结合的教学方法
采用理论教学结合实践教学过程、课堂教学结合实验教学过程的教学方法，充分利用实践教学环境、实验教学条件，培养学生自学能力，达到重视理论联系实际、加强工程实践意识和培养学生工程应用能力的教学目标。所以本课程在教学的设计上，采用多种实践方法加强课程的实践教学内容。
在专业实习的安排上，将专业实习安排在课堂教学之前，通过专业实习期间机械运行现场参观，加深学生对流体机械在化工生产中地位的认识，激发学生对流体机械的学习热情。通过校内实习基地教学模型、实物流体机械设备讲解化工生产中涉及的流体机械的结构和工作原理，比较不同类型流体机械的结构特点，加深学生对各类流体机械结构、工作原理和性能的认识。同时通过实习过程中对典型流体机械的拆装训练，学生可以加深对机器基本结构的掌握，提高动手能力，增强对课程学习的兴趣。
在课程实验教学上，通过开设往复活塞式压缩机性能实验、离心泵性能实验和离心泵汽蚀实验，使学生对往复活塞式压缩机和离心泵的工作原理和操作控制有了更深的了解，同时加深了学生对泵和压缩机性能曲线和工作点调节的认识。在整理实验数据的过程中，学生通过对离心泵在不同转速下性能的换算，加深了对基本理论相似原理（比例定律）的理解，同时体验了基本理论在实际工作中的应用，很好地将基本理论与实际结合起来，强化了学生所学知识的工程应用意识。
3 突破课本束缚，注重基本理论的扩展与延伸
化工过程流体机械课程对学生的培养目标之一是要使学生具备对化工过程流体机械调节和控制的基本能力，实际工程中工作点的调节方法有多种，而相似定律是通过调节机流体机械（泵与压缩机）性能调节工作点的基础。例如，因为简单、方便，比例定律常用来确定性能调节所需转速和估算变速调节的节能效果。然而，对于应用比例定律计算变速调节节省的能量还有许多争议[2-3]。实际上，现行化工过程流体机械教材上给出的比例定律表达式只是适合无静扬程管路系统转速的调节，对于有静扬程管路系统则不能简单地套用比例定律来计算调节流量所需转速和估算节能效果。教学过程中通过设计无静扬程管路系统和有静扬程管路系统流量变化后确定变速调节所需转速的案例，让学生通过实际计算体验在两种不同特性管路中比例定律计算结果的差别，无静扬程系统，转速调节后泵提供的能头正好等于管路所需能头，而有静扬程系统泵按比例定律调速泵提供的能头小于管路所需能头，系统不能正常工作。
利用所学基本理论解决实际问题遇到困难后，学生会带着疑问和好奇，这时和学生一起分析有静扬程系统比例定律不再适用的根本原因，指出问题的所在，接着再讲解有静扬程系统比例定律的数学修正[4]。这种基本理论的扩展不但加深了学生对基本理论的理解，拓展了学生的知识面，而且能够培养学生的创新意识和科学精神，调动学生学习的积极性后，再鼓励学生不要满足于书本上的知识，要研究和掌握书本上没有的知识，鼓励学生阅读和教学内容相关的科研和教学论文，培养学生搜集资料、阅读文献的能力，逐步养成研究问题的良好习惯，学生就会乐于接受。
4 结论
通过改变教学模式、加强实践教学和注重基本理论的延伸，大大提高了学生学习的兴趣，对提高化工过程流体机械的教学效率、强化学生专业知识工程应用意识、增强学生学习主动性、激发学生创新意识具有较好的效果。
参考文献
[1]潘树林，卢朝霞.“过程流体机械”课程的教改与实践[J].广西大学学报，2003（6）：81-83.
[2]姜校林.变速水泵节能机理研究及错误纠编[J].自动化博览，2006（2）：62-64.
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